如果量子革命到來的速度比我們想像的還要快呢?雖然像英特爾這樣的電子巨頭,我們最近與誰交談過,帶上手套和鑷子,小心地將所有內容放入條件中,有一個玩家似乎從不懷疑:IBM。證據:最近,美國巨頭宣布出售了第一台完全致力於醫學研究的量子計算機e.量子電腦遠遠不是現成的銷售——量子電腦還沒有達到大規模生產的邊緣——它首先是克利夫蘭診所和 IBM 之間的科學合作夥伴關係。這筆交易使不同的醫學專業人士將能夠利用(承諾的!)量子機器的力量來思考、設計和使用軟體。但是,在 2021 年向德國研究機構出售第一台機器後,這第二次銷售更接近這項技術進入「真實」世界的第一步。
IBM 策略的令人驚訝之處在於「無情的安靜力量」方面。幾年來,IBM 不斷發布和更新其技術路線圖,並且從未在產品發布上失敗過。 IBM 量子部門成立傑·甘貝塔完美體現了這一路線圖。這個男人很溫柔、令人愉快,甚至有點害羞——尤其是在為他拍照的鏡頭前! – 但一旦競爭對手對他提出質疑,他很快就會表現得更加健談和自信。因為如果科學家意識到道路仍然佈滿困難,那麼讓他面對競爭對手的觀點會讓他不知不覺地改正過來。依舊平靜,男人的身子變得更直了,語氣依舊平靜,但語氣卻加快了,神色也更加凝重。 IBM 有信心,Jay Gambetta 也有信心。
改變方法,更快前進
“2016 年,我厭倦了聽到同事問他們是否可以嘗試這個或那個”」男子平靜地解釋。 “更快實現量子電腦所缺少的是方法:首先我們發表了[科學文章,編者註],然後我們實施了。這是一個糟糕的方法。因此我們改變了我們的方法。我們不再關注量子位元的數量,而是開始確定在所有其他領域推進所需的硬體和技術。我們開始開發它們»,他繼續說。
從紙面上看,該方法似乎很簡單:一個問題、一項技術、一個具體的實作。然而,要建造並啟動這台機器,“每個挑戰都需要開發一種技術,我們為其設計了不同的處理器。復用?這是蜂鳥。多線?是鷹。每次使用新的處理器來實現並行的開發」。對傑伊·甘貝塔來說,這種方法具有決定性意義。因為它讓 IBM 能夠保持其日程安排。對於如此接近基礎科學的工作領域來說,這是一件新鮮事,甚至相當令人驚訝。
(到目前為止)完美的路線圖
量子電腦是面向大眾的無形技術。雖然這項技術由於其技術和物理複雜性而讓我們忽視,但「何時」是推動這項技術的所有觀眾的問題。由於取得了重大成功,IBM 似乎是唯一擁有明確時間表的參與者:近年來,該公司的工程師一直在履行其路線圖的一部分,沒有出現任何錯誤。 “到目前為止,我們非常成功。»,歡迎 J. Gambetta。
他將成功歸功於公司資產的開發方式。 “IBM 半團隊的成員[IBM 半導體部門,編者註]在工作上對我影響很大“,他解釋道。這些「傢伙」遠遠不是企鵝。如果IBM將處理器的開發甚至大量生產留給其他人,美國仍是電路小型化研發之王。是的,如果台積電和三星將他們的晶片刻在3奈米上,這要歸功於IBM的專利和工程師。 2021 年已經展示了 2nm!
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然後,量子單元的組織使我們能夠快速前進。「量子世界的專業性仍然遠不如傳統半導體世界,後者的研究、開發和生產是非常獨立的。在量子領域,這三個領域仍然協同工作”。
對 IBM 來說,超導體具有優勢
IBM 似乎沒有像其他公司一樣做任何事。它的路線圖非常精確且雄心勃勃,當其他競爭者專注於特定元素時,該公司希望獨自完成所有事情。最重要的是,美國的處理器仍然是基於超導材料,而其他國家該行業越來越轉向旋轉。並採取相反的觀點,確保他的選擇是最現代的。
«在量子應用中,基於自旋的技術出現得較晚。但事實上,當我們比較矽和超導體時,後者的技術是最新、最現代的:矽已經存在了幾十年!」。對 IBM 來說,超導體將具有優勢。「在我的團隊中,有些人最初來自旋轉世界。他們加入我們的團隊並不是沒有原因的”,向傑·甘貝塔保證。
«我們必須確定正確的技術並驗證它們是否符合三個標準:數量的增加(縮放)、量子位元質量和速度。矽滿足第一個標準,這就是為什麼業界其他公司正在抓住它的原因。但速度還有待證明,就品質而言,根本不是那麼回事。這也是為什麼大部分專注的玩家都需要數十萬甚至數百萬量子位元才有效。»,研究人員保證。因為你必須知道這個故事" 品質 "量子位元的數量對於計算來說絕對是基礎:為了發展力量而聚集的量子位元越多,這個「紙牌屋」就越有可能倒塌。隨之而來的是你的計算結果。
IBM 不僅選擇了技術,也選擇了電路的空間組織。當其他人在二維中玩經典的矽卡時,IBM 在三維中設計其晶片,並強調了時間在計算中的重要性。 “對於量子電腦來說,重要的不僅是量子位元的數量,還包括記憶體指令的長度。在簡化形式中,一個代表空間,另一個代表時間。。 » 基本上:量子計算不是擁有數以百萬計的量子位元在不到一秒鐘內穩定地表達自己,而是當量子位元按層組織,能夠在記憶體中盡可能長時間地保持計算而不出現任何錯誤時,量子計算才能最好地部署其能力。 Jay Gambetta 確信 IBM 在這一領域處於領先地位。 “只有基於超導體的量子位元才允許這樣做。我們的錯誤緩解和糾正程式碼是最好的」。太好了,在 IBM,這聽起來像是一場革命……如果沒有外部幫助,這將不會發生。
其他學科的科學家必須參與進來
IBM 設計處理器、機器、不同的軟體層,並將其解決方案開發為服務雲並已經簽署了第一批合約。然而,儘管巨人多麼強大,它仍然無法確保一件事:讓機器真正有用。其根本不同的功能要求我們審查和重新思考一切,特別是軟體和演算法。 IBM 需要專家的領域。
對於專家來說,我們在這裡談論的並不是量子機器本身的建構所涉及的不同產業。但來自不同科學領域的科學家“我們現在的問題是量子需要各領域科學家的投入。生物學、化學或高能物理學領域的專家繪製他們的問題。要做的工作是為量子電路創建、翻譯和改編經典世界的演算法»,J Gambetta 解釋。
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科學家趕緊補充:「僅憑量子計算機將一事無成。除了重寫甚至重新發明軟體世界之外,我們還必須知道如何將量子處理器(QPU)整合到更全局的運算電路中。因為對於某些問題,量子計算機是完全沒有用的。它仍然需要 CPU 和 GPU 來進行許多計算。» 如果這樣我們就可以利用計算結果,在原子尺度上,這些計算結果更像是一種需要破解的神奇機率形式,而不是我們今天的二進制處理器給我們的分類結果。 “這也是一個巨大的項目:整個行業必須學會將問題分解為子問題,並由正確的組件進行計算。」。對我們這些新手來說,這項任務似乎是艱鉅的。然而,傑·甘貝塔卻很冷靜,從不傲慢,從不說教。他的目光專注地聚焦在清澈的地平線上。結束時間:2024 年。
2024年,啟示之年?
量子電腦永遠不應該成為大眾產品。它將成為大型資料中心或大客戶購買(或租用)的絕佳工具。公眾和 VSE/SME 將來可以透過雲端間接使用它。因此,IBM 比其客戶更不需要讓大眾相信其有用性“ 公司的 ”。對美國人來說,客戶是公司想要強調的真正英雄。
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«到 2024 年,我們預計將在 100 層上達到 100 個量子位元,即著名的 100×100。任何傳統超級電腦都無法模擬結果的運算能力等級。但我們不會成為公告的核心。我們希望我們的合作夥伴能夠強調這一重要的里程碑。無論是在化學還是物理領域,這些領域的專家將透過我們的量子解決方案的力量發佈公告。»,J. Gambetta 承諾。
但我們對這樣的應許有什麼信心呢?特別是因為美國人背後有失敗。去年2月,我們訪問了華為法國公司的領導人,他們承認尊重IBM的研究和遠見精神。同時嚴厲批評其執行!面對這番言論,傑伊甘貝塔絲毫沒有讓步。 “相反,執行力是我們執行長的執著。我相信,在尊重我們過去的路線圖和明確未來計劃的同時,我們的成功代表了我們»,科學家平靜地說。補充說“其他公告已於今年稍晚發布」。永遠冷靜,永遠冷靜,但卻異常自信。